(57)【要約】【課題】  軽量で、振動や組み付け誤差が吸収でき且つ絶縁性を有するということを満足した上で、配管からのイオンの溶出を低く抑えることができる燃料電池用純水配管を提供すること。【解決手段】  全体が樹脂により構成されており、（総肉厚）÷（フッ素系樹脂又はポリオレフィン系樹脂からなる最内層の厚み）の値が、１．１〜４０である。最内層の外側には、ポリアミド、ポリエステルエラストマー又はポリオレフィンエラストマーから成る層を有する。最内層の外側には、無可塑ポリアミドから成る層を有する。最内層の外側に低水素透過層を有している。低水素透過層は、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリメタキシリレンアジパミド又はポリブチレンナフタレートで構成されている。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体が樹脂により構成されており、（総肉厚）÷（フッ素系樹脂又はポリオレフィン系樹脂からなる最内層の厚み）の値が、１．１〜４０であることを特徴とする燃料電池用純水配管。
【請求項２】
最内層の外側には、ポリアミド、ポリエステルエラストマー又はポリオレフィンエラストマーから成る層を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用純水配管。
【請求項３】
最内層の外側には、無可塑ポリアミドから成る層を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用純水配管。
【請求項４】
最内層の外側に低水素透過層を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料電池用純水配管。
【請求項５】
低水素透過層は、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリメタキシリレンアジパミド、又はポリブチレンナフタレートで構成されていることを特徴とする請求項４記載の燃料電池用純水配管。
【請求項６】
配管の一部がコルゲート形状に成っていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料電池用純水配管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内部を流れる純水に対する汚染の程度が低い燃料電池用純水配管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題や石油の枯渇問題等により、燃料電池自動車の開発が盛んに行われるようになってきている。
【０００３】
上記燃料電池の純水配管には、ステンレス（ＳＵＳ）製の金属配管が用いられているが、以下に示すような問題があった。すなわち、ステンレス配管は、金属配管であるが故に質量が大きく、硬質であるが故に振動吸収や組み付け誤差を吸収ができず、ステンレス配管であるが故に絶縁性を有さない。
【０００４】
上記した全ての問題を解決する配管には、ゴム製のものがある（例えば、特許文献１。）。
【０００５】
しかしながら、ゴム製配管を使用した場合には、配管からのイオンの溶出が大きく、その結果、燃料電池の発電効率が低下して燃料電池の出力が著しく低下してしまい、かつ、溶出したイオンを除去するイオン交換樹脂フィルタも大型化する必要がある。また、配管内の流体に水素が混入した場合には水素を外部に透過してしまう。
【特許文献１】特開２００３−７３５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明では、軽量で、振動や組み付け誤差が吸収でき且つ絶縁性を有するということを満足した上で、配管からのイオンの溶出を低く抑えることができる燃料電池用純水配管を提供することを課題とする。
【０００７】
また、この発明では、軽量で、振動や組み付け誤差が吸収でき且つ絶縁性を有するということを満足した上で、配管からのイオンの溶出を低く抑えることができると共に水素を外部にほとんど透過させない燃料電池用純水配管を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明の燃料電池用純水配管は、全体が樹脂により構成されており、（総肉厚）÷（フッ素系樹脂又はポリオレフィン系樹脂からなる最内層の厚み）の値が、１．１〜４０であるものとしている。
【０００９】
請求項２記載の発明の燃料電池用純水配管は、上記請求項１記載の発明に関し、最内層の外側には、ポリアミド、ポリエステルエラストマー又はポリオレフィンエラストマーから成る層を有するものとしている。
【００１０】
請求項３記載の発明の燃料電池用純水配管は、上記請求項１記載の発明に関し、最内層の外側には、無可塑ポリアミドから成る層を有するものとしている。
【００１１】
請求項４記載の発明の燃料電池用純水配管は、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の発明に関し、最内層の外側に低水素透過層を有している。
【００１２】
請求項５記載の発明の燃料電池用純水配管は、上記請求項４記載の発明に関し、低水素透過層は、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリメタキシリレンアジパミド、又はポリブチレンナフタレートで構成されている。
【００１３】
請求項６記載の発明の燃料電池用純水配管は、上記請求項１乃至５のいずれかに記載の発明に関し、配管の一部がコルゲート形状に成っている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜６記載の発明では、軽量で、振動や組み付け誤差が吸収でき且つ絶縁性を有するということを満足した上で、配管からのイオンの溶出を低く抑えることができる燃料電池用純水配管を提供できた。
【００１５】
特に、請求項４、５記載の発明では、軽量で、振動や組み付け誤差が吸収でき且つ絶縁性を有するということを満足した上で、配管からのイオンの溶出を低く抑えることができると共に水素を外部にほとんど透過させない燃料電池用純水配管を提供できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下にこの発明を実施するための最良の形態としての実施例について詳細に説明する。（この燃料電池用純水配管の基本構成について）
この発明の燃料電池用純水配管は、基本的には、最内層（第１層）はフッ素系樹脂又はポリオレフィン系樹脂により構成され、前記最内層の外側にポリアミド、ポリエステルエラストマー又はポリオレフィンエラストマーから成る層を有するものとしている。そして、この配管では、（総肉厚）÷（フッ素系樹脂又はポリオレフィン系樹脂からなる最内層の厚み）の値が、１．１〜４０であるものとしている。
【００１７】
上記フッ素系樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、エチレン・４フッ化エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、エチレン・塩化３フッ化エチレン共重合樹脂（Ｅ・ＣＴＦＥ）、３フッ化塩化エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、４フッ化エチレン・６フッ化ポロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン・パーフロロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＥ）、４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン・パーフロロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＦＰＡ）等が挙げられる。また、接着性を付与する目的でこれらフッ素樹脂に官能基を導入することにより変性されたものでも問題はない。導入される官能基は、反応性や極性を有する基で、例えばカルボキシル基、１分子中の２つのカルボキシル基が脱水縮合した残基、エポキシ基、水酸基、イソシアネート基、エステル基、アミド基、アルデヒド基、アミノ基、加水分解性シリル基、シアノ基、炭素−炭素二重結合、スルホン酸基及びエーテル基等が好ましいものとして挙げられる。
【００１８】
また、コストの低減、共押出しによる成形安定性の面からポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、エチレン・４フッ化エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）及びそれらの上記変性物であるのがより好ましい。
【００１９】
上記ポリオレフィン系樹脂としては、炭素数２〜６、好ましくは炭素数２〜４のオレフィン、例えばエチレン、プロピレン、ブチレンなどが好ましい。またそれらは単独重合体であっても、これらのブレンド材でも、共重合体であってもよく、共重合体の種類も制限されない。
【００２０】
上記ポリアミド樹脂としては、例えばＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ６１０、ＰＡ６１２、ＰＡ１１、ＰＡ１２などを挙げることができ、柔軟性を付与するために、可塑剤、エラストマー、ナイロンモノマー等が適宜に配合せしめられていても何等差し支えない。さらには、内部流体への汚染を低減するために、可塑剤の添加量が少ない若しくは含有しないものが好ましい。
【００２１】
上記ポリエステルエラストマーとしては、ハードセグメントをポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）を初めとする結晶性ポリエステルとし、ソフトセグメントをポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール等のポリエーテル、エチレンアジペート等のアジピン酸エステル、ポリカプロラクトン、ポリバレロラクトン及び脂肪族ポリカーボネート等のポリエステルなどとすることができる。代表的には、低温から高温までの物性の安定性、加工性及びしなやかさの面から、ポリエーテルをソフトセグメントとして成るポリエステル・エーテルブロック共重合体エラストマーを用いることが好ましい。また、上記ポリエーテルはポリテトラメチレングリコールであることがより好ましい。また、同様の理由から、ポリエステルをソフトセグメントとして成るポリエステル・エステル共重合体エラストマーを用いることが好ましい。また、上記ポリエステルはポリカプロラクトンであることがより好ましい。
【００２２】
オレフィン系エラストマーとしては、ゴム成分と熱可塑性合成樹脂成分と、それらの組成比に応じて各種のものを市場から入手することができる。例えば、エチレン−プロピレン系共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−非共役ジエン系ゴム、エチレン−ブテン−非共役ジエン系ゴム、プロピレン−ブタジエン系共重合体ゴム等、オレフィンを主成分とする無定型ランダムな弾性共重合体が挙げられる。
【００２３】
製造工程において、煩雑で労働環境を悪化させる混練工程や加硫工程を必要としないこと、さらに、製造工程の短縮を含め製造コストを低減できることから、熱可塑性ポリオレフィン樹脂と、少なくとも部分架橋、好ましくは高度に架橋したＥＰＤＭの組成物から成るものが挙げられる。このオレフィン系エラストマーにおいて、熱可塑性ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−１−ペンテン等が例示できるが、ポリエチレン、ポリプロピレンが好ましく、特にポリプロピレンが好ましい。これらのオレフィン系エラストマーとしては、必要に応じて可塑剤、充填剤、安定剤、滑剤、着色剤、難燃剤、樹脂等各種の配合材を添加することができる。
【実施例１】
【００２４】
この燃料電池用純水配管は、表１に示すように、外径１２．７ｍｍ、内径９．５６ｍｍ、総肉厚１．５７ｍｍ、配管長さ１０００ｍｍに設定されたものであり、最内層である第１層はその厚みを０．２ｍｍに設定したＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）で、第２層はその厚みを０．２ｍｍに設定した変成ＰＰ（変成ポリプロピレン）で、最外層である第３層はその厚みを１．１７ｍｍに設定したＰＡ１２（ポリアミド１２）で、それぞれ構成された３層構造のものである。したがって、この配管では、総肉厚÷最内層の厚みは表１に示すように７．８５になっている。
【００２５】
【表１】
2005129363.tif 000002
【００２６】
ここで、この配管について、純水を封入して８５℃のオーブンに１６８時間（１週間）放置し、オーブンより取り出して室温（２３℃±２℃）に戻した後の導電率を測定する試験を行った。その結果、この配管の１週間の導電率上昇値は８．５５μＳ／ｃｍであり、１日当たりの導電率上昇値は１．２２μＳ／ｃｍであった。
【００２７】
また、上記導電率上昇値は実験により得られた値であるが、配管径に依存しない値の換算値として実測値×配管内容積÷接液面積＝実測値×πｒ2 Ｌ÷２πｒＬ＝実測値×ｒ÷２（ｒは配管内半径、Ｌは配管長さ、単位ｃｍ）という計算をした。その結果、この配管の導電率上昇の換算値は、１週間当たりで換算すると２．０４、１日当たりで換算すると０．２９となる。なお、前記１日当たりの導電率上昇換算値が１．０以下であれば、燃料電池純水配管として適用することができる。
【００２８】
したがって、この燃料電池用純水配管は、使用時において燃料電池の発電効率が低下して燃料電池の出力が著しく低下するという事態が、短期間で生じるようなことはなく、イオンを除去するフィルタについても、小型化長寿命化することができる。
【００２９】
また、この燃料電池用純水配管は全体が樹脂で構成されているので、軽量で、振動や組み付け誤差が吸収でき且つ絶縁性を有する。
【実施例２】
【００３０】
この燃料電池用純水配管は、表１に示すように、外径１２．７ｍｍ、内径９．５６ｍｍ、総肉厚１．５７ｍｍ、配管長さ１０００ｍｍに設定されたものであり、最内層である第１層はその厚みを０．７５ｍｍに設定したＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）で、第２層はその厚みを０．１ｍｍに設定した変成ＰＰ（変成ポリプロピレン）で、最外層である第３層はその厚みを０．７２ｍｍに設定したＰＡ１２（ポリアミド１２）で、それぞれ構成された３層構造のものである。したがって、この配管では、総肉厚÷最内層の厚みは表１に示すように２．０９になっている。
【００３１】
ここで、この配管では、１日当たりの導電率上昇換算値は０．１６であった。
【００３２】
したがって、この燃料電池用純水配管は、使用時において、燃料電池の発電効率が低下して燃料電池の出力が著しく低下するという事態が、実施例１のものと比較して更に生じにくい。
【００３３】
また、この燃料電池用純水配管は実施例１と同様に全体が樹脂で構成されているので、軽量で、振動や組み付け誤差が吸収でき且つ絶縁性を有する。
【実施例３】
【００３４】
この燃料電池用純水配管は、表１に示すように、外径６ｍｍ、内径４ｍｍ、総肉厚１ｍｍ、配管長さ５００ｍｍに設定されたものであり、最内層である第１層はその厚みを０．８ｍｍに設定したＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）で、第２層はその厚みを０．１ｍｍに設定した変成ＰＰ（変成ポリプロピレン）で、最外層である第３層はその厚みを０．１ｍｍに設定した無可塑ＰＡ１２（無可塑ポリアミド１２）で、それぞれ構成された３層構造のものである。したがって、この配管では、総肉厚÷最内層の厚みは表１に示すように１．２５になっている。
【００３５】
ここで、この配管では、１日当たりの導電率上昇換算値は０．１４であった。
【００３６】
したがって、この燃料電池用純水配管においても実施例１、２と同様の優れた効果を有している。
（実施例４〜実施例１２）
【００３７】
これらの燃料電池用純水配管は、表１に示すように、外径、内径、総肉厚及び材質は相違するものの、全て１日当たりの導電率上昇換算値は１．０以下である。したがって、これらの燃料電池用純水配管についても実施例１〜３と同様の優れた効果を有することが明らかである。
【００３８】
なお、表１に記載された層を構成する樹脂中、ＥＶＯＨはエチレン・ビニルアルコール共重合体、ＭＸＤ６はポリメタキシリレンアジパミド、ＰＢＮはポリブチレンナフタレート、ＨＤＰＥは高密度ポリエチレン、ＰＡ１２はポリアミド１２、ＴＰＯはオレフィン系熱可塑性エラストマー、ＰＶＤＦはポリフッ化ビニリデン、ＥＴＦＥはエチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ＰＯはポリオレフィン、ＴＰＥＥは熱可塑性ポリエステルエラストマー，ＰＰはポリプロピレンである。
【００３９】
ここで、表２は横軸を総肉厚／最内層厚み、縦軸を１日当たりの導電率上昇換算値であり、当該表２中、Ａは実施例２、３の群であり、Ｂは実施例１、５、６、７、８、１０、１１、１２の群であり、Ｃは実施例９であり、Ｄは実施例４である。
【００４０】
【表２】
2005129363.tif 000003
【００４１】
つまり、全体が樹脂により構成されており、（総肉厚）÷（フッ素系樹脂又はポリオレフィン系樹脂からなる最内層の厚み）の値が、１．１〜４０であれば、上記効果を奏するものになることが判る。
【００４２】
また、上記実施例１〜１２に関し、最内層の外側に、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリメタキシリレンアジパミド又はポリブチレンナフタレート等の低水素透過層を有しているものとすれば、例え配管内の水に水素が混入した場合でも水素を外部に透過することはない。したがって、自動車等に使用した場合において水素漏れを回避できる。